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Acciones mecanicas

abril 23, 2020
profesor-de-fisica - fsica en letra cursiva
  1. Definición
  2. Efectos de la acción mecánica.
  3. Acciones e interacciones
  4. Características de una acción.
  5. Contacto y acciones remotas
  6. Acciones distribuidas y localizadas
  7. Acción del agua (u otro líquido)
  8. Acción de aire (u otro gas)
  9. Acción de apoyo
  10. Acción de la tierra
  11. Balance de acciones
  12. Diagrama de objeto y acción

Definición

Cuando un sistema actúa directamente sobre otro sistema, se dice que ejerce una acción mecánica.

Nota Actuar «directamente» no significa necesariamente que haya contacto entre el autor y el destinatario de la acción, sino que no interviene ningún intermediario. Por ejemplo, cuando una persona sostiene entre sus dedos una cuerda a la que está unida una pelota y luego:

  • hay una acción de la persona en la cuerda
  • hay una acción de hilo en la pelota
  • pero no hay acción de la persona en la pelota.

Ejemplos de acciones mecánicas.

  • un estudiante de secundaria levanta su mochila
  • una patada de fútbol en una pelota
  • una mesa soporta un plato
  • un imán atrae una pieza de hierro
  • un núcleo atómico atrae electrones
  • el viento empuja la vela de un bote

Efectos de la acción mecánica.

Cuando un sistema está sujeto a una acción, los principales efectos que puede sufrir son:

  • un cambio de trayectoria (una desviación)
  • Un cambio en la velocidad (aceleración o desaceleración)
  • una puesta en movimiento
  • una parada
  • un equilibrio
  • deformación (estiramiento, torsión, etc.)
  • un descanso
  • un cambio en el volumen

Podemos resumir diciendo que los principales efectos de una acción mecánica son un cambio en el movimiento, la forma o el volumen.

Acciones e interacciones

Cuando un sistema n ° 1 actúa sobre un sistema n ° 2, entonces también hay una acción del sistema n ° 2 sobre el sistema n ° 1 que se realiza con la misma intensidad, en la misma dirección pero con una dirección opuesta. El conjunto de estas acciones que siempre coexisten entre dos sistemas constituye lo que se llama interacción. Ejemplos

  • Si un imán atrae un clavo de hierro, entonces el imán también es atraído hacia el clavo.
  • si una mesa actúa sobre un objeto colocado sobre ella sosteniéndola, entonces el objeto también actúa sobre la mesa al pesar sobre ella (presionando)
  • el Sol atrae a la Tierra (acción gravitacional) pero la Tierra también atrae al Sol.

Nota Incluso si las dos fuerzas ejercidas durante una interacción tienen la misma intensidad, sus efectos pueden ser diferentes, son tanto más importantes como la masa del sistema es débil. Por ejemplo, la interacción gravitacional entre la Tierra y el Sol hace que la Tierra gire alrededor del Sol y no viceversa porque la Tierra es el sistema de masa más pequeña.

Características de una acción.

Cada acción tiene como características principales:

  • el autor y el receptor de la acción
  • una intensidad
  • una dirección (en otras palabras, un eje que puede ser horizontal, vertical o inclinado por un cierto ángulo)
  • una dirección (que corresponde a la orientación de la fuerza, por ejemplo, hacia abajo, arriba, izquierda, derecha, hacia un punto dado, etc.)
  • un punto o zona de aplicación que corresponde a la parte del sistema receptor donde se ejerce la acción
  • clasificación entre acciones de contacto o distancia

Contacto y acciones remotas

Definiciones Se dice que una acción es contacto si solo se puede ejercer si hay contacto entre el autor y el destinatario de la acción. Se dice que una acción es remota si se puede ejercer incluso en ausencia de contacto entre el autor y el destinatario de la acción. Las acciones remotas son acciones:

  • eléctrico (entre partículas cargadas)
  • magnético
  • gravitacional (incluido el peso)
  • nuclear (entre nucleones y quarks)

Todas las demás acciones son acciones de contacto. Nota Cualquier contacto entre objetos o fluidos está necesariamente acompañado de acciones de contacto.

Acciones distribuidas y localizadas

Definición Se dice que una acción está localizada si se lleva a cabo en una parte del receptor lo suficientemente pequeña como para asimilarse a un punto. Nota Es un concepto relativamente subjetivo ya que se basa en la apreciación de lo que es una «parte suficientemente reducida». Ejemplos

  • Acción de contacto de la punta de un clavo sobre una tabla de madera
  • acción de una de las patas de una silla en el piso sobre el que descansa.
  • Acción de la línea de una caña de pescar en el anzuelo al que está atada.

Se dice que una acción se distribuye si se ejerce sobre un área demasiado grande para ser asimilada a un punto. Una acción se puede distribuir en superficie o en volumen (cada parte del receptor está sujeta a la acción incluso si consideramos solo la acción global). Todas las acciones a distancia (eléctricas, magnéticas, gravitacionales, nucleares) son fuerzas distribuidas en volumen. Las acciones de contacto solo se pueden distribuir en la superficie. Ejemplos

  • acción del viento en una vela
  • una mesa con un teléfono colocado encima.
  • la mano de un viajero levantando una maleta por el asa
  • agua de mar que permite que un bote flote.

Acción del agua (u otro líquido)

Cuando un sistema está sumergido, el agua ejerce una acción de contacto. Para un sistema en equilibrio (inmóvil) esta acción corresponde a lo que se llama el empuje de Arquímedes. Si el sistema está en movimiento, el agua ejerce una acción de fricción que tiende a ralentizar el movimiento. La mayoría de las veces estos dos tipos de acción se denominan «acción del agua», pero a veces se consideran por separado.

Acción de aire (u otro gas)

En la mayoría de los casos se descuida, pero es esencial tenerlo en cuenta:

  • para sistemas muy dispersos como chips de poliestireno expandido, una aeronave, un globo de aire caliente. En este caso, el aire ejerce, como el agua, un empuje de Arquímedes.
  • Para un sistema que alcanza una alta velocidad, el aire ejerce una acción de fricción significativa.
  • para un sistema con una gran área de exposición al aire, como una pluma, una hoja de papel, un ala voladora. En este caso, la fricción del aire se vuelve rápidamente significativa, incluso a velocidad reducida.

Acción de apoyo

El simple hecho de colocar un sistema en un soporte (piso, mesa, mano, etc.) expone a este sistema a una acción de «soporte» por parte del soporte que compensa las acciones que causan la caída del sistema (en particular su peso) La acción del soporte es siempre perpendicular a su superficie de contacto y orientada hacia el objeto.

Acción de la tierra

Todo sistema terrestre está sujeto a la acción gravitacional de la tierra que corresponde al peso del objeto. Es una acción remota distribuida en todo el volumen del sistema.

Balance de acciones

El estudio de un sistema puede hacer un balance de las acciones que sufre. Este informe es una lista de los autores de las diversas acciones que posiblemente pueden incluir algunas de sus características. Algunos consejos para hacer un balance de las acciones:

  • si el sistema es terrestre, está sujeto a la acción gravitacional de la Tierra (su peso)
  • Compruebe si la acción del aire puede ser descuidada o no.
  • cualquier contacto con el sistema está asociado con una acción de contacto

Nota El informe de acción puede tomar la forma de un diagrama de objeto-acción

Diagrama de objeto de acción

  • Permite presentar en forma de diagrama el balance de las acciones sufridas por un objeto tomado para el sistema, se puede realizar siguiendo el siguiente método:
  • Identificar el objeto de estudio (el sistema).
  • hacer un balance de las acciones (ver párrafo anterior)
  • escriba el nombre del objeto de estudio en el centro del diagrama en un marco rectangular u ovalado.
  • tener alrededor del nombre de todos los sistemas que ejercen una acción
  • agregue una flecha del autor de cada acción al objeto de estudio. Esta flecha es sólida para acciones de contacto y punteada para acciones remotas.

Ejemplo Una boya flota en la superficie del mar y lleva a un niño.

  • La redacción sugiere que el objeto de estudio es la boya.
  • Esta boya es un sistema terrestre, por lo que sufre la acción gravitacional de la Tierra.
  • La acción del aire es insignificante
  • La boya está en contacto con el agua y el niño, por lo tanto, cada uno de ellos es autor de una fuerza de contacto.

El diagrama objeto-acción es, por lo tanto, el siguiente:   Nota A veces se le pide que cree un diagrama de interacción de objetos, el método a seguir es siempre el mismo, pero las flechas que apuntan al objeto de estudio se reemplazan por flechas dobles.

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